Jednomodowe przestrajalne lasery półprzewodnikowe do zastosowań w układach czujnikowych spektroskopii absorpcyjnej

• Autorzy: Mroziewicz B.

Warianty tytułu

EN

Tunable singlemode semiconductor users for absorption spectroscopy sensors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Spektroskopia absorpcyjna wykorzystywana do wykrywania śladowych ilości obcych substancji w gazach, coraz częściej posługuje się czujnikami, w których źródłem promieniowania są lasery półprzewodnikowe. W artykule omówiono zasady budowy takich czujników oraz konstrukcję i właściwości znajdujących w nich zastosowanie laserów półprzewodnikowych. Specjalną uwagę poświęcono laserom z zewnętrzną wnęką rezonansową oraz kwantowym laserom kaskadowym, szczególnie przydatnym dla spektroskopii absorpcyjnej w zakresie średniej podczerwieni.

EN

Absorption spectroscopy currently exploited to detect trace gases is mainly based on sensors that use semiconductor lasers. In the paper systems of such sensors are briefly described to set the stage for discussion on design and properties of the semiconductor lasers suitable to applications in these systems. A special attention is paid to external resonant cavity lasers and quantum cascade lasers as the most important light sources for absorption spectroscopy in the midinfrared wavelength range.

Słowa kluczowe

PL

spektroskopia absorpcyjna; optyczne czujniki gazowe; jednomodowe przestrajalne diody laserowe; lasery z zewnętrzną wnęką rezonansową; kwantowe lasery kaskadowe

EN

absorption spectroscopy; optical gas sensors; single mode tunable diode lasers; external resonant cavity lasers; quantum cascade laser

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 48, nr 5
• Strony: 31--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz.

Twórcy

autor

Mroziewicz B.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Charlton C. M., Mizaikoff B.: Sensing Trace Gases. Photonics Spectra, April 2006, pp. 64-68.
• [2] Ortsiefer M.: Extended VCSEL wavelengths offer Gas sensing source. Optics and Laser Europe, Feb. 2007, pp. 20-21.
• [3] Kosterev A. A., Bakhirkin Y. A., Tittel F. K.: Ultrasensitive gas detection by quartz-enhanced photoacustic spectroscopy in the fundamental molecular absorption bands region. Appl. Phys B: Lasers O, Jan. 2005, pp. 133-138.
• [4] Mroziewicz B.: Półprzewodnikowe lasery telekomunikacyjne. Część II - Lasery przestrajalne. Przegląd Telekomunikacyjny, vol. LXXV, nr 5, 2002, ss. 329-338.
• [5] Hecht J.: Diverse fibreoptic systems require varied sources. Laser Focus World, Jan. 2000, pp. 155-160.
• [6] Volodin B. L. Dolgy S. V., Downs E., Melnik E. D., Shaw J., Ban V. S., McIntyre E.: Holographic Volume Bragg Gratings Stabilize Laser Diode Performance. Photonics Spectra, Nov. 2003, pp. 68-73.
• [7] Zhang Q., Jasim K., Nurmikko A. V., Ippen E., Mooradian A., Garey G., Wonill H.: Characteristics of a High-Speed Passively Mode-Locked Surface-Emitting Semiconductor InGaAs Laser Diode. IEEE Photon Techn. Lett., vol. 17, no 3. 2005, pp. 525-527.
• [8] Mroziewicz B.: Półprzewodnikowe lasery telekomunikacyjne. Część I - Lasery o stałej długości fali. Przegląd Telekomunikacyjny, vol. LXXV, nr 4, 2002, ss. 215-224.
• [9] Trutna W. R., Stokes L. F.: Continuously Tuned External Cavity Semiconductor Laser. J. Lightwave Technol. 11, 1993, pp. 1279-1286.
• [10] Ricci L., Weidemüller M., Esslinger T., Hemmerich A., Zimmermann C., Vuletic V., König W., Hänsch T. W.: A compact grating-stabilized diode laser system for atomic. physics. Optics Commun., 117, 1995, pp. 541-549.
• [11] Wandt D., Laschek M., Przyklenk K., Tünnermann A., Welling H.: External cavity laser diode with 40 nm continuous tuning range around 825 nm. Optics Commun., 130, 1996, pp. 81-84.
• [12] Andalkar A., Lamoreaux S. K., Warrington R. B.: Improved external cavity design for cesium D1 (894 nm) diode laser. Rev. Sci. Instrum., 71, no. 11, 2000, pp. 4029-4031.
• [13] Lonsdale D. J., Willis A. P., King T. A.: Extended tuning and single-mode operation of an anti-reflection-coated InGaN violet laser diode in a Littrow cavity. Meas. Sci. Technol., 2002, pp. 488-493.
• [14] Liftman M. G., Metcalf H. J.: Spectrally narrow pulsed dye laser without beam expander. Applied Optics, 17, 1978, pp. 2224-2227.
• [15] Stry S., Krispel R., Hildebrandt L., Sacher J.: Compact Tunable External Cavity Diode Laser with Diffraction Limited 1 Watt optical power, and their application in BEC and CRDS. http://data.sacher. de.
• [16] Favre F., Le Guen D.: 82 nm of continuous tunability for an external cavity semiconductor laser. Electron. Lett., 27, no 2, 1991, pp. 183-184.
• [17] Stry S., Hildebrandt L., Sacher J., Buggle C., Kemmann M., von Klitzing W.: Compact tunable diode laser with diffraction limited 1 Watt for atom cooling and trapping, http://data.sacher.de.
• [18] Gingrich H. S., Chumney D. R., Sun S.-Z., Hersee S. D., Lester L. F., Brueck S. R. J.: Broadly Tunable External Cavity Laser Diodes with Staggered Thickness Multiple Quantum Wells. IEEE Photon. Technol. Lett., 9, no 2, 1997, pp. 155-157.
• [19] Fletcher C. S., Close J. D.: Extended temperature tuning of an external cavity diode laser. Appl. Phys. B 78, 2004, pp. 305-313.
• [20] Arnold A. S., Wilson J. S., Boshier M. G.: A simple extended-cavity diode laser. Rev. Scientific Instr., vol. 69, no 3, 1998, pp. 1236-1239.
• [21] Hawthorn C. J., Weber K. P., Schölten R. E.: Littrow configuration tunable external cavity diode laser with fixed direction output beam. Rev. Scientific Instr., vol. 72, no 12, 2001, pp. 4477-4479.
• [22] Mroziewicz B., Kowalczyk E.: Lasery półprzewodnikowe z zewnętrzną wnęką optyczną konstrukcje i właściwości. 8 STL, Szczecin-Świnoujście 2006, Referaty, ss. 121-134.
• [23] Park G., Shchekin O. B., Huffaker D. L., Deppe D.: "Low-threshold oxide-confined 1.3 µm quantum-dot laser". IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 13, 2000, pp. 230-232.
• [24] Steinle G., Mederer F., Kicherer M., Michalzik R., Kristen G., Egorov A. Y., Riechert H., Wolf H. D., Ebeling K. J.: Data transmission up to 10 Gbit/s with 1,3 µm wavelength InGaAsN VCSELs. Electron. Lett., vol. 37, no 10, May 10, 2001, pp. 632-634.
• [25] Hatcher M.: Guarded optimism reigns at fiber optic industry's key event. Compound Semicond., vol. 10, no 3, April 2004, pp.16-19.
• [26] Sian H.: Redesigned VCSELs take a leap in power. Opto & Laser Europe, April 2004, pp. 17-19.
• [27] Tatum J.: Packaging flexibility propels VCSELs beyond telecommunications. Laser Focus World, April 2000, pp. 131-136.
• [28] Ortsiefer M., Baydar S., Windhorn K., Bohm G., Rosskopf J., Shau R., Ronneberg E., Hofmann W., Amann M-C.: 2,5 mW Single-mode operation of 1,55-µm burried tunnel junction VCSELs. IEEE Photonics Tech. Lett., vol. 17, no 8, 2005, pp. 1596-1598.
• [29] Ortsiefer M.: Extended VCSEL wavelengths offer convenient source for gas sensing. Compound Semicond., vol. 12, no 10, 2006, pp. 14-16.
• [30] Harris S.: Redesigned VCSELs take a leap in power. Opto & Laser Europe, Apr. 2004, Issue 116, pp. 17-19.
• [31] Mroziewicz B.: Lasery półprzewodnikowe wciąż pozostają przedmiotem zainteresowania nauki i przemysłu. Część I. Lasery bipolarne - technologia podąża za potrzebami rynku. Elektronika, nr 5/2005, ss. 30-42.
• [32] Hitz B.: VCSEL for Telecom Features Curved Mirror for Single-Mode Operation. Photonics Spectra, June 2004, pp. 24-25.
• [33] Tarraf A., Riemenschneider F., Strassner M., Dalaiden J., Irmer S., Halbritter H., Hillmer H., Meissner P.: Continuously Tunable 1,55 µm VCSEL Implemented by Precisely Curved Dielectric Top DBR Involving Tailored Stress. IEEE Photonics Tech. Lett., March 2004, pp. 720-722.
• [34] Mroziewicz B.: Lasery półprzewodnikowe wciąż pozostają przedmiotem zainteresowań nauki i przemysłu. Część II. Lasery unipolarne (kaskadowe) - nowe perspektywy optoelektroniki, Elektronika, nr 6/2005, pp. 35-42.
• [35] Faist J., Gmachl C., Capasso F., Sivco D. I., Baillargeon J. N., Hutchinson A. L., Cho A. Y.: Distributed feedback quantum cascade lasers', Appl. Phys. Lett., vol. 70, 1997, pp. 2670-2672.
• [36] Kosterev A. A., et al.: Cavity ringdown spectroscopic detection of nitric oxide with a continuous wave quantum - cascade laser. Appl. Optics, Oct. 2001, pp. 5522-5529.
• [37] Charlton C., et al.: Midinfrared sensors meet nanotechnology. Trace gas sensing with quantum cascade lasers inside photonic band-gap hollow waveguides. Appl. Phys. Lett, 194102.
• [38] Hvozdara L., et al.: Spectroscopy in the gas phase with GaAs/AlGaAs quantum cascade lasers. Appl. Optics, Dec. 2000, pp. 6926-6930.
• [39] Yu J. S., Evans A., David J., Doris L., Slivken S., Razeghi M.: High Power Continuous wave operation of quantum-cascade lasers up to 60°C. IEEE Photon. Tech. Lett., 16, no 3, 2004, pp. 747-749.
• [40] Sirtori C., Faist J., Capasso F., Sivco D. I., Hutchison A. L., Cho A. Y.: Quantum cascade laser with plasmon-enhanced waveguide operating at 8,4 µm wavelength. Appl. Phys. Lett., vol.66, 1995, pp. 3242-3244.